- 主题:[求助]关于光学镜头设计
实验室在筹划一个实验,其中需要用到cmos相机拍照,实验的特殊性,光比较弱,需要近距离成像,且想定做比较大的镜头(比如20多厘米),身边没有光学专业的人,根据有限的知识,这么想的:
物平面在焦点甚至可能更近些,一个凸透镜成虚像,无法汇聚到cmos相机上,再加一个两次汇聚是不是应该就可以成像到coms相机上了?
其中物高30cm,相机灵敏区1cm。物像比大概30:1,用第2个透镜正好等效把物距变远,在2f以外,满足30:1。
有懂行的朋友帮参谋一下,如果设想原理,实际基本可行,那就准备实际投入。
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FROM 202.122.36.*
这么近都不满足傍轴条件,肯定成不了清晰的图像。
镜头设计是个很难的活,你还是别折腾了。
【 在 yilongzhen 的大作中提到: 】
: 实验室在筹划一个实验,其中需要用到cmos相机拍照,实验的特殊性,光比较弱,需要近距离成像,且想定做比较大的镜头(比如20多厘米),身边没有光学专业的人,根据有限的知识,这么想的:
: 物平面在焦点甚至可能更近些,一个凸透镜成虚像,无法汇聚到cmos相机上,再加一个两次汇聚是不是应该就可以成像到coms相机上了?
: 其中物高30cm,相机灵敏区1cm。物像比大概30:1,用第2个透镜正好等效把物距变远,在2f以外,满足30:1。
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FROM 219.142.146.*
多谢兄台回复,如果可以请继续帮参谋,毕竟您算懂行的。
其实我们实验也不是真的需要直接照出清晰照片,最重要的是能形成一一对应的关系就行。就可以像手机镜头那样事先刻度好,事后用手机拍完后,算出图像。也能满足实验需求。
用百度了解到,大概有5,6种像差,
像球差,慧差应该比较致命的,光线都汇聚不到一点。但是畸变、场曲就应该没问题(不影响一一对应关系),因为是单色光,色散也应该问题不大。
现在是方案讨论阶段,真能做到物像一一对应的话,我们就可以采用这个方案,然后肯定会找专业的机构做镜头设计的。
现在就是帮判断方案上能不能行得通?
多谢!
或者依据常识,2个凸透镜为主镜头,物平面最近得多远?
【 在 dormouseBHU 的大作中提到: 】
: 这么近都不满足傍轴条件,肯定成不了清晰的图像。
: 镜头设计是个很难的活,你还是别折腾了。
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FROM 120.198.56.*
成像不一定要用镜头,我觉得你们可以参考一下扫描仪或者e-blot的思路。直接把sensor贴在样品上成像
【 在 yilongzhen 的大作中提到: 】
: 多谢兄台回复,如果可以请继续帮参谋,毕竟您算懂行的。
: 其实我们实验也不是真的需要直接照出清晰照片,最重要的是能形成一一对应的关系就行。就可以像手机镜头那样事先刻度好,事后用手机拍完后,算出图像。也能满足实验需求。
: 用百度了解到,大概有5,6种像差,
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FROM 223.104.38.*
我们主要是探测物面某个点自己发的微弱光(精度~1mm内,比如闪烁体薄膜,一个带电粒子穿过),想通过像确定哪个点发光了。不能用外加强光的方式,所以扫描仪应该不行。e-blot第一次看到,我先自己百度一下,看看是啥!
多谢了。
【 在 dormouseBHU 的大作中提到: 】
: 成像不一定要用镜头,我觉得你们可以参考一下扫描仪或者e-blot的思路。直接把sensor贴在样品上成像
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FROM 120.198.56.*
请问用很大的镜头的目的是什么?20cm指的是需要的透镜的直径?是需要很大的NA吗。你这样直接叠加俩凸透镜就想成像会不会太草率了,不担心各种像差吗
如果是像提高收光效率而用大镜头,我直观觉得会很得不偿失,那么大的收光角,你算算一阶像差都多大了
【 在 yilongzhen 的大作中提到: 】
: 实验室在筹划一个实验,其中需要用到cmos相机拍照,实验的特殊性,光比较弱,需要近距离成像,且想定做比较大的镜头(比如20多厘米),身边没有光学专业的人,根据有限的知识,这么想的:
: 物平面在焦点甚至可能更近些,一个凸透镜成虚像,无法汇聚到cmos相机上,再加一个两次汇聚是不是应该就可以成像到coms相机上了?
: 其中物高30cm,相机灵敏区1cm。物像比大概30:1,用第2个透镜正好等效把物距变远,在2f以外,满足30:1。
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FROM 98.47.192.*
主要就是想多收集光,因为物是个30cm*30cm的平面, 一次成像只考虑一个点....。
实验场景: 某个随机点短时间发射微弱的光(注意位置随机,不能像观星那样累积),然后想知道哪个点发光了....。
因为光弱(~100个光子,假设收集立体角10%,透镜损失30%,量子效率80%,那么相机接受到只有5,6个光子了...),所以收集光是第一位的,我们这里和一般照相不同,只要物和像有一一对应关系就可以,比如,像畸变,场曲这种相差可以接受,可以事先刻度出来,通过像可以找到发光的点(场曲像汇聚点虽然并不在相机成像平面,对于物一个点而言,在相机ccd平面上会形成一个特定形状的圈,通过相机感应圈形状可以和物一一对应起来)。而球差,慧差,我百度了解光都汇聚不到一点,太大的话没法接受!直觉上无法一一对应!
所以,可以一定程度上牺牲相质提高收集光!
听说双非透镜可以有效的降低相差,帮判断一下,两个双非凸透镜有没有一些可能做到物,像一一对应?
能达到前面假设的10%的立体角不?
多谢!
【 在 opex 的大作中提到: 】
: 请问用很大的镜头的目的是什么?20cm指的是需要的透镜的直径?是需要很大的NA吗。你这样直接叠加俩凸透镜就想成像会不会太草率了,不担心各种像差吗
: 如果是像提高收光效率而用大镜头,我直观觉得会很得不偿失,那么大的收光角,你算算一阶像差都多大了
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FROM 120.198.56.*
专门定制那么大一个双非透镜,即使有人能帮你们加工,恐怕价格你也承受不起。
还是考虑考虑相机吧,从镜头入手效率太低了。deep cool的ccd能把动态范围提高很多
【 在 yilongzhen 的大作中提到: 】
: 主要就是想多收集光,因为物是个30cm*30cm的平面, 一次成像只考虑一个点....。
: 实验场景: 某个随机点短时间发射微弱的光(注意位置随机,不能像观星那样累积),然后想知道哪个点发光了....。
: 因为光弱(~100个光子,假设收集立体角10%,透镜损失30%,量子效率80%,那么相机接受到只有5,6个光子了...),所以收集光是第一位的,我们这里和一般照相不同,只要物和像有一一对应关系就可以,比如,像畸变,场曲这种相差可以接受,可以事先刻度出来,通过像可以找到发光的点(场曲像汇聚点虽然并不在相机成像平面,对于物一个点而言,在相机ccd平面上会形成一个特定形状的圈,通过相机感应圈形状可以和物一一对应起来)。而球差,慧差,我百度了解光都汇聚不到一点,太大的话没法接受!直觉上无法一一对应!
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FROM 98.47.192.*
和动态范围没大关系,我已经有单光子相机,只要有1,2个光子到达,就可以探测到。我这难点就是怎么用透镜收集光到相机,是探测之前的事。
定制一个20cm多的双非透镜大概花费多少?
看看我能不能接受,如果能的话,看来只有做完回来自己试验才知道行不行,毕竟和普通成像要求不太一样!
多谢!
【 在 opex 的大作中提到: 】
: 专门定制那么大一个双非透镜,即使有人能帮你们加工,恐怕价格你也承受不起。
: 还是考虑考虑相机吧,从镜头入手效率太低了。deep cool的ccd能把动态范围提高很多
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FROM 120.198.56.*
看来是我少见多怪了,有单光子相机这种东西,什么动态范围都low爆了
我理解是,这一两个光子可能随机方向射出?如果是这样可能是需要超大的收光孔径
至于20cm的双非透镜要多少钱,对我来说就好比老农想象皇帝的早餐,确实没用过这么高端的东西了,我猜6位数以上是肯定的,至于几位数不好说。不过连单光子都能检测的相机都有了,配个十分nb的镜头也是应该的。
可以先用zemax模拟一下,或者找人帮你设计一个镜头组可能更靠谱一些。
【 在 yilongzhen 的大作中提到: 】
: 和动态范围没大关系,我已经有单光子相机,只要有1,2个光子到达,就可以探测到。我这难点就是怎么用透镜收集光到相机,是探测之前的事。
: 定制一个20cm多的双非透镜大概花费多少?
: 看看我能不能接受,如果能的话,看来只有做完回来自己试验才知道行不行,毕竟和普通成像要求不太一样!
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FROM 98.47.192.*